[發明專利]一種可自動檢焦的激光擴束系統以及其檢焦方法

有效

• 申請號: 201811587850.0
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109683328B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 何鋒赟;潘媛媛;余毅;李冬寧
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G01M11/02
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良

本發明公開一種可自動檢焦的激光擴束系統以及檢焦方法，所述可自動檢焦的激光擴束系統包括檢測光源、分光裝置、參考光源、激光擴束裝置、帶孔遮光板和成像裝置；檢測光源與參考光源發出的平行光通過分光裝置后共光路，經激光擴束裝置，由于激光擴束裝置的出射面為自準直面，所述自準直面上鍍有分光膜，分光膜透射參考光、反射檢測光，被反射的檢測光，經帶孔遮光板，成像于成像裝置，根據孔的成像情況分析激光擴束系統的準直性，該方案解決了在激光擴束系統使用過程中出射光的準直性判斷困難的問題，實現了實時監測激光擴束系統出射光的準直性，同時還可以在激光擴束系統的出射光被要求需要在某一定點處匯聚時，此光路仍可實時標定其目標的準確性。

技術領域

本發明涉及光學檢測領域，尤其涉及一種可自動檢焦的激光擴束系統以及其檢焦方法。

背景技術

激光擴束系統在工業、醫療、軍事等方面具有廣泛的應用，目前對激光擴束系統出射光的準直性要求越來越高，也有些擴束系統并非需要出射準直光，可根據需要匯聚或發散。

現有的激光擴束系統均為只能實現擴束功能的系統，但在激光擴束系統使用過程中，如何能夠對其出射光的準直性或對所述激光擴束系統的特定目標標定的情況進行判斷并實時檢測、同時能檢測出離焦方向和離焦量是一個技術難題。

發明內容

本發明提供一種可自動檢焦的激光擴束系統以及其檢焦方法，解決現有技術對激光擴束系統中出射光的準直性或對所述激光擴束系統的特定目標標定的情況判斷并實時監測困難的技術問題，本發明在原有的激光擴束系統上，通過將帶孔遮光板成像于成像裝置，根據成像位置分析激光擴束系統的準直性或對激光擴束系統的特定目標標定的情況，本發明可實現原有的激光擴束功能，并可實時監測其出射光的準直性以及檢測出離焦方向、離焦量。

為實現上述目的，本發明提出了一種可自動檢焦的激光擴束系統以及其檢焦方法，包括：

檢測光源，分光裝置，參考光源，激光擴束裝置，帶孔遮光板，成像裝置，以上所述的光學器件相互之間都是光路連接；

所述激光擴束裝置出射面為自準直面，在自準直面上鍍有分光膜，所述鍍有分光膜的自準直面是為了透射參考光源光譜，反射檢測光源光譜，參考光作為激光擴束系統的出射光，而被反射的檢測光沿原光路返回，隨后通過對帶孔遮光板中孔的成像情況判斷參考光的準直情況；

參考光源與檢測光源發出的平行光經分光裝置后共光路，共同經激光擴束裝置，在激光擴束裝置的出射面處參考光被透射，檢測光被反射，所述分光裝置是為了讓參考光和檢測光共光路，同時也可以有分光的作用；

被激光擴束裝置反射的檢測光，經帶孔遮光板，在成像裝置上成像，根據孔的成像情況判斷經激光擴束系統的參考光的準直情況，所述帶孔遮光板上的孔為透光部分，其余部分起到遮光作用，在成像裝置上通過對帶孔遮光板上的孔成像，并獲得成像情況；

當激光擴束系統的出射光準直狀態或者準直狀態的目標標定位置準確時，孔經過成像裝置成像后應該為沿光軸上的一點，成像位置為準直像面位置；若激光擴束系統的出射光線不準直或準直狀態的目標標定位置有誤，則像面位置會產生離焦，孔徑過成像裝置成像后不為一點，若此時像面位置在準直像面位置之前，即稱像面位置在離焦方向為焦平面前時的像面位置，若像面位置在準直像面位置之后，即稱像面位置在離焦方向為焦平面后時的像面位置，根據像面位置可得離焦方向，且判斷準直情況或者激光擴束系統的目標標定位置情況，并且根據孔的成像大小，計算出離焦量。

進一步地，所述分光裝置包括第一分光裝置與第二分光裝置，檢測光經第一分光裝置透射，經第二分光裝置反射，隨后與參考光共光路，在激光擴束裝置處檢測光被反射，被反射后經第二分光裝置反射，經第一分光裝置反射，再經帶孔遮光板，將帶孔遮光板上的孔成像于成像裝置。

進一步地，所述第一分光裝置為半反半透分光棱鏡。

進一步地，所述第一分光裝置包括起偏器、偏振分光凌鏡、1/4波片。